(57)【要約】      （修正有）【課題】表面電位計等を設置し高価でかつスペースを必要とせず、安価にかつ容易に中間転写ベルトの電位を予測し、１次転写バイアスにフィードバックすることによって２次転写での中間転写ベルトへの電位履歴に左右されない１次転写性が確保可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】複数の像担持体に形成されたトナー像を中間転写ベルトに転写する１次転写部と、中間転写ベルトが坦持したトナー像を転写材に転写する２次転写ローラが設けられた２次転写部とを有し、２次転写部では前記転写材へトナー像転写前に印字前電圧・電流印加制御が行われる画像形成装置において、２次転写部において印字前電圧・電流制御を行った中間転写ベルト位置における電位履歴に応じて形成された中間転写ベルト上の電位が低いところは高く、中間転写ベルト上の電位が高いところは低い波形のバイアスを１次転写部材に印加して１次転写部で転写バイアスをほぼ一定にする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が形成される複数の像担持体と、無端状の中間転写ベルトと、前記複数の像担持体に形成されたトナー像を前記中間転写ベルトに転写する１次転写部材が設けられた１次転写部と、前記中間転写ベルトに接触し電圧もしくは電流を印加して前記中間転写ベルトが坦持したトナー像を転写材に転写する２次転写ローラが設けられた２次転写部とを有し、
該２次転写部では前記転写材へトナー像転写前に印字前電圧・電流印加制御が行われる画像形成装置において、
前記２次転写部において印字前電圧・電流制御を行った中間転写ベルト位置における電位履歴に応じて形成された前記中間転写ベルト上の電位が低いところは高く、中間転写ベルト上の電位が高いところは低い波形のバイアスを前記１次転写部材に印加して前記１次転写部で転写バイアスをほぼ一定にすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記１次転写バイアスをほぼ一定にするため１次転写部材に印加される電圧もしくは電流の波形の振幅は、前記２次転写ローラから、前記転写中間転写ベルトの進行方向に対して、最初に位置する前記像担持体に対向して配置される前記１次転写部材への印加が最も大きく、その後、下流の前記１次転写部材に行くにしたがって前記振幅が小さくなることを特徴とした画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記２次転写ローラに印加される印字前電圧もしくは電流制御は、前記２次転写ローラ表面に付着したトナーを前記転写中間転写ベルトに戻すためのクリーニングバイアス制御であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー画像が得られる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真プロセスを用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはこれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置においては、高速出力化及び高画質化のカラー機器が要望されている。このような要求を満たすカラー画像形成装置として、例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色毎に画像形成ユニットを持ち、一度の画像形成工程で各色画像を順次形成して中間転写体上に１次転写し、そうして形成された重ね画像を転写材等に２次転写してカラー画像を得るタンデム型の画像形成装置が提案されている。
【０００３】
この種の画像形成装置においては、１次転写の際、例えば感光体ドラムに形成したトナー像を中間転写体である中間転写ベルトに順次転写してするため、上流から下流に行くにしたがって転写効率が低下する問題があった。この問題を軽減するため、特許文献１及び特許文献２には１次転写の際の接触幅や圧を変えることで、転写効率の低下を軽減している。つまり下流の１次転写ではその上流の転写よりも転写圧を下げ、かつ、ニップ幅を多くなるように設計している。これによって、中間転写ベルト上のトナー圧縮を防ぎ、かつ、ニップ幅を広げることによって、ニップ通過時間を増やすことができるため、下流ほど多層のトナー転写になり転写効率や画質（トナーチリや中間転写方式ではトナー凝集による２次転写での転写不良）が低下するという従来の懸念を回避している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１等に記載されている方法では１次転写の各色毎の転写性を大雑把にしか確保することができない。このため、中間転写ベルトに細かなパターンとして残っている残電位を考慮して、最適な転写性を確保することが困難である。例えば、中間転写方式の場合、２次転写に印加されるクリーニングバイアスや印字時と紙間でのバイアス差を中間転写ベルトが電位履歴として受けた場合、中間転写ベルト電位を残したまま、１次転写部に中間転写ベルトが搬送される。この電位履歴を持った状態で１次転写を行うと、中間転写ベルトの表面が若干プラス（＋）帯電していたり、マイナス（−）に帯電していたりする。もしくは、プラス（＋）電位でも異なる値を持った電位差が存在していることも２次転写の電位シーケンスによっては存在する。このような場合、１次転写を各色毎にニップ幅や圧を変えても、１つの像担持体に対して印加される電圧は一定であるため、中間転写ベルト自体に細かく存在する電位履歴を打ち消すことができず、ムラのある１次転写となる不具合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した従来の不具合を解決するものであり、表面電位計等を設置し高価でかつスペースを必要とせず、安価にかつ容易に中間転写ベルトの電位を予測し、１次転写バイアスにフィードバックすることによって２次転写での中間転写ベルトへの電位履歴に左右されない１次転写性が確保可能な画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、トナー像が形成される複数の像担持体と、無端状の中間転写ベルトと、前記複数の像担持体に形成されたトナー像を前記中間転写ベルトに転写する１次転写部材が設けられた１次転写部と、前記中間転写ベルトに接触し電圧もしくは電流を印加して前記中間転写ベルトが坦持したトナー像を転写材に転写する２次転写ローラが設けられた２次転写部とを有し、該２次転写部では前記転写材へトナー像転写前に印字前電圧・電流印加制御が行われる画像形成装置において、前記２次転写部において印字前電圧・電流制御を行った中間転写ベルト位置における電位履歴に応じて形成された前記中間転写ベルト上の電位が低いところは高く、中間転写ベルト上の電位が高いところは低い波形のバイアスを前記１次転写部材に印加して前記１次転写部で転写バイアスをほぼ一定にすることを特徴とする画像形成装置を提案する。
【０００７】
なお、本発明は、前記１次転写バイアスをほぼ一定にするため１次転写部材に印加される電圧もしくは電流の波形の振幅は、前記２次転写ローラから、前記転写中間転写ベルトの進行方向に対して、最初に位置する前記像担持体に対向して配置される前記１次転写部材への印加が最も大きく、その後、下流の前記１次転写部材に行くにしたがって前記振幅が小さくなると有利である。
【０００８】
さらに、本発明は、前記２次転写ローラに印加される印字前電圧もしくは電流制御は、前記２次転写ローラ表面に付着したトナーを前記転写中間転写ベルトに戻すためのクリーニングバイアス制御であると有利である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、２次転写部の印字前電圧・電流印加制御による中間転写ベルトの電位を予測し、１次転写において２次転写部での電位履歴に左右されないように、１次転写バイアスにフィードバックすることによって濃度ムラのない良好な１次転写性を確保し、高品質の画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を概略で示す断面図である。
【図２】図１の主要部を拡大して示した説明図である。
【図３】従来の２次転写と１次転写の関係を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の２次転写と１次転写の関係を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態における２次転写と１次転写の関係を示すタイミングチャートである。
【図６】１次転写バイアスの制御方法を示す図である。
【図７】本発明の複数の１次転写部材の印加バイアスを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の要部構成を示す模式図である。本例の画像形成装置はタンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラー画像形成装置であり、像担持体としてのブラックＢｋ、イエローＹ、マゼンタＭ及びシアンＣ用の感光体ドラム１ａ〜１ｄを有する４つの作像ユニットを、中間転写体としての中間転写ベルト１３の上辺に沿って配設している。図では省略されているが、各作像ユニットにおいて、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、帯電手段、現像装置、クリーニング手段等が配置され、さらに各感光体ドラム１と中間転写ベルト１３が接する１次転写部では感光体ドラム１に対向するように中間転写ベルト１３の内側に１次転写部材としての転写ローラ２ａ〜２ｄが設けられている。
【００１２】
４つの作像ユニットの上方には光書き込み装置（図示せず）が設けられている。この光書き込み装置がレーザ走査方式の場合、ポリゴンミラーやミラー群等を用いて、光変調されたレーザ光を各色作像ユニットの感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に照射する。
【００１３】
本実施形態の中間転写ベルト１３は、２つの支持ローラ１１，１２に張架されている。支持ローラ１１は、駆動ローラ、２次転写対向ローラの対向ローラとしての機能を合わせて持たせたものである。また、従動側である支持ローラ１２はテンションローラとして機能する。この中間転写ベルト１３は図に矢印で示す如く、図中反時計回りに回動される。中間転写ベルト１３の材料としては、ＴＰＥ（サーモプラスチックエラストマーアロイ）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＡ（ポリアミドアロイ）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子材料が挙げられる。また、中間転写ベルト１３はその表面抵抗１０９Ω／ｃｍ２〜１０１１Ω／ｃｍ２（三菱ハイレスタ５００Ｖ、１０ｓｅｃ印加）、体積抵抗１０９Ω／ｃｍ２〜１０１１Ω／ｃｍ２（三菱ハイレスタ５００Ｖ、１０ｓｅｃ印加）が好ましい。
【００１４】
上記支持ローラ１１には、中間転写ベルト１３を挟んで２次転写部材としての２次転写ローラ１０が圧接され、この位置が２次転写部である。この２次転写ローラ１０は中間転写ベルト１３からの接離機構を備えておらず、中間転写ベルト１３に常時接触している方式である（厳密には通紙時に用紙が間を通過し、また、トナー層が介在したりする場合には中間転写ベルト１３に完全に常時接触しているわけではない。）。また、中間転写ベルト１３には２次転写後に残留するトナー等を除去するクリーニングブレード１４が設けられ、符号１６は中間転写ベルト１３を介して該クリーニングブレード１４に対向するバックアップローラである。
【００１５】
２次転写ローラ１０と支持ローラ１１が対向する２次転写部の上流側（用紙搬送方向の上流側）にはレジストローラ１５が配置されている。また、２次転写部の下流側には図示していない定着装置が設けられている。さらに、図示を省略しているが、中間転写ベルト１３の下方には給紙部が設けられ、トレイやカセット等の用紙収納手段から、用紙を一枚ずつに分離して給紙する。また、この他、電装部や制御部、操作パネルや排紙部など、カラー画像形成装置に必要な周知のものが設けられていることは言うまでもない。また、必要に応じて、スキャナやＡＤＦ、あるいは両面ユニットなどを搭載しても良い。
【００１６】
図２は、中間転写ベルト１３の２次転写部側を示す拡大図であり、図にはあるタイミングによる２次転写バイアス制御によって中間転写ベルト１３上に電位履歴が発生している様子を表している。すなわち、中間転写ベルト１３の回転方向において、上流側には＋３０Ｖの電位が、その直後には＋１００Ｖの電位履歴が中間転写ベルト上に発生している様子を表している。かかる電位履歴は、例えば、印字前や紙間の２次転写電流を印字中の２次転写電流より低く設定している場合、対中間転写ベルト１３に対して、印字前や紙間の印加電圧が低く、印字中の印加電圧が高くなって生ずるものである。
【００１７】
図３において、符号Ａは２次転写バイアスであり、印字前や紙間中で２次転写ローラ１０に５００Ｖ印加後、印字中の時間ｔは８００Ｖを印加したことを示している。この２次転写バイアス制御により、中間転写ベルト１３上には符号Ｂに示すような波形となる電位履歴が発生し、中間転写ベルト１３上の電位が３０Ｖと１００Ｖになる。すなわち、２次転写バイアスの値と中間転写ベルト１３に帯電する電位は一義的な関係にあるため、２次転写後の中間転写ベルト１３上の電位履歴を知ることができる。
【００１８】
そして、その電位履歴をもって中間転写ベルト１３が１次転写部へと移動すると、最適な１次転写バイアスが符号Ｃで示す５００Ｖと設定されているとすると、１次転写ローラ２ａに５００Ｖが印加されるため、符号Ｄに示すように、感光体ドラム１上のトナー転写時には５３０Ｖから６００Ｖまで電圧が振れることとなる。この状態で、１次転写部でベタの画像を印字しようとした場合には、特にこの電位ムラが画像上目立ち、濃淡画像となってしまう。
【００１９】
そこで、本実施形態では１次転写バイアス制御を図４に示すように設定している。
図４において、符号Ａの２次転写バイアスは図３と同じであり、それによる中間転写ベルト１３の電位履歴Ｂも図３と同様の電位ムラがある。その電位ムラに対して、１次転写バイアスを符号Ｅのように設定する。すなわち、中間転写ベルト１３において電位が３０Ｖの部分と１００Ｖの部分は中間転写ベルトの速度や印字タイミングからその位置を知ることできるので、電位が３０Ｖの部分では４７０Ｖ印加し、電位が１００Ｖの部分では４００Ｖ印加するように設定する。このように設定することによって感光体ドラム１上のトナー転写時である１次転写では符号Ｆで示すように、５００Ｖの電圧が安定して印加されるため、電位ムラのない均一画像を得ることが可能となる。
【００２０】
ところで、図１に示すような画像形成装置において、２次転写ローラにクリーニングバイアスを印加するものがある。この場合、図５に示すように、±の極性が反転するようなバイアスが印加されるため、中間転写ベルト１３上の電位ムラはＢ´に示すように、＋１００Ｖから−１００Ｖとその差がΔ２００Ｖまで発生することもある。このようなケースでは、通常の均一な１次転写バイアスを印加すると、かなりの転写ムラが発生するが、Ｅ´のように、電位が１００Ｖの部分では４００Ｖ印加し、電位が−１００Ｖの部分では６００Ｖ印加するように設定する。このように１次転写バイアスを制御すれば、感光体ドラム１上のトナー転写時には電圧が５００Ｖと安定することが可能となり、均一な画像を得ることが可能となる。特に２次転写直前には２次転写ローラ１０をクリーニングし、転写材である用紙の裏汚れを防止するバイアスシーケンスが実行され、このバイアスは＋−を交互、もしくは、極端なバイアス差でもってクリーニングを行うため、中間転写ベルト１３に電位履歴を残しやすい。このような中間転写ベルト電位ムラの影響を受けることなく、２次転写で行った電圧・電流制御に基づいて１次転写バイアスの印加波形を変更することによって、中間転写ベルト上の電位履歴を考慮した符号Ｆの５００Ｖの１次転写バイアスを印加することが可能であるため、中間転写ベルトの電位ムラの影響を１次転写時が受けることがないため、高画質でムラのない１次転写性を確保することが可能となる。
【００２１】
図６は１次転写バイアスの制御方法を示す図である。
図６において、印字信号が送られてくると（ステップ１）、機内に設けた環境センサー（図示せず）から信号により、最適な１次転写バイアスを決定する。１次転写バイアスは常に一定ではなく、機械が置かれている環境雰囲気下において変更され、表１は環境センサーの出力値である絶対水分量から現在の環境状態を決める一例である。本例では、実験等から環境センサーの出力値が５．５ｇ／ｍ３未満のときＬＬ環境（低温低湿環境）、５．５ｇ／ｍ３以上１５ｇ／ｍ３未満のときＮＮ環境（ノーマル環境）、１５ｇ／ｍ３以上のときＨＨ環境（高温高湿環境）と設定している。そして、最適な１次転写バイアスは例えばＬＬ環境のとき５００Ｖ、ＮＮ環境のとき６００Ｖ、ＨＨ環境のとき７００Ｖと設定されている。このようにして、機内に設けた環境センサーの信号から最適な１次転写バイアスが決定される（ステップ２）。
【表１】
2010282123.tif 000003
【００２２】
図示する例では、ＮＮ環境と判断されたとして最適な１次転写バイアスは６００Ｖである（ステップ３）。次に１次転写バイアスを印加するＴｓｅｃ前（プロセス速度と、１次転写と２次転写との距離とから算出される）の２次転写バイアスの値と、そのバイアスを印加し続けている時間ｔを決定する（ステップ４）。このとき、２次転写ローラ１０に−３００Ｖ印加されていると出力されれば、表２から明らかなように、中間転写ベルト１３上の電位は−６０Ｖとなるため（ステップ５）、１次転写バイアスは６６０Ｖ必要となり、２次転写ローラ１０に印加されていた時間ｔは２ｓｅｃであったとすると（ステップ６）、２次転写ローラを通過後Ｔｓｅｃ後に６６０Ｖの１次転写バイアスを２ｓｅｃ印加することとなる（ステップ７）。
【表２】
2010282123.tif 000004
【００２３】
このように、中間転写ベルト１３上の電位履歴から１次転写バイアスの制御することによりムラの均一な画像が得られる。そして、上記ステップ４から７の動作を繰り返すことで、安定した１次転写バイアスを常に得ることができる。ここで、表２について説明する。２次転写バイアスの値と中間転写ベルト１３の帯電電位とは一義的な関係にあるので、予め実験的に求めておくことで２次転写バイアスの値から中間転写ベルト１３の帯電電位が判明する。本例の場合、２次転写バイアスが−５００Ｖの場合は中間転写ベルト上の電位は−１００Ｖとなり、２次転写バイアスが−３００Ｖの場合は中間転写ベルト１３上の電位は−６０Ｖになり、２次転写バイアスが７００Ｖの場合は中間転写ベルト上の電位は１５０Ｖになっている。
【００２４】
ところで、図１に示すタンデム方式を採用しているカラー画像形成装置の場合、中間転写ベルト１３は感光体ドラム１ａ〜１ｄを通過する毎に除電されていくため、例えば、最適な１次転写バイアスとして６００Ｖを各色の１次転写部で設定したい場合、図７に示すように、各色の１次転写バイアスを設定すればよい。図７ではＢｋ転写前の中間転写ベルト電位は１００Ｖと５０Ｖのムラであるため、Ｂｋの１次転写バイアスは５００Ｖと５５０Ｖとなる。しかし、下流の１次転写部に向かう程、中間転写ベルト１３が除電されるので、その除電分を考慮して１次転写に印加するバイアスが決定される。図７の例では、最終１次転写部であるＣ転写前の中間転写ベルト電位は４５Ｖ、２５Ｖ程度となり、してがって最適な１次転写バイアスの６００Ｖにするには１次転写に印加するバイアスは５５５Ｖと５７５Ｖとなる。なお、各色毎の１次転写印字直前の中間転写ベルト電位は、中間転写ベルト抵抗や像担持体電位からその電位減衰の傾向は一義的に決まるため、各色毎に１次転写バイアスの値を２次転写の制御から決定することによって、より安定した画像ノイズの少ない、画像を得ることが可能となる。
【００２５】
かくして、下流の感光体ドラムにいくにしたがって、中間転写ベルトの電位ムラ差は上流の感光体ドラム１との接触により小さくなっていくため、２次転写部で行った電圧・電流制御に基づいて１次転写バイアスに印加される波形の振幅を小さくしていくことによって、より最適な１次転写画質が確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００２６】
１ａ〜１ｄ  感光体ドラム
２ａ〜２ｄ  転写ローラ
１０  ２次転写ローラ
１３  中間転写ベルト
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】特開２００５−２３４２２９号公報
【特許文献２】特開平１１−１８４２７０号公報
【図１】
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【図２】
2010282123.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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